Введение к работе
Актуальность темы. Проблема чувствительного приема слабого бітового излучения представляет интерес для физики и техники нфракрасного диапазона. Перспективными материалами для прнмсне-ия в теплових приемниках излучения (ТШ) являются виртуальные вгнотоэлектрики, обладающие при криогенных температурах рядом войств, особенно благоприятных для применения этих материалов качестве термочувствительных элементов колебательных систем ЇІИ двух типов - болометров и пнроприемнико'в. Потенциальными реимуществами виртуальных сегнетоэлекгриков по сравнению с обственными сегнетоелектриками являются отсутствие шумов пере-эляриэации, стабильность диэлектрических и пироэлектрических войств; по сравнению с полупроводниковыми и сверхпроводящими атериалами виртуальные сегнетоэлектрики устойчивы к тепловым ирегрузкам и нечувствительны г магнитным полям. Однако до посляд-jro времени возможности такого применения и в более общем плане -інамика взаимодействия электрических и тепловых процессов в гвствительных элементах ТШ не были исследованы. В связи с этим эедставляется весьма актуальным совместное исследование электричках и тепловых процессов в указанных системах и определение >рспвктяв их применения в качестве чувствительных элементов ТШ.
Целью диссертационной работы явилооь теоретическое исслело-інив индуцированного электрическим полем смещения пироэлектри-(ского эффекта в виртуальных сегнетоелектриках, анализ характерное ТШ двух типов - пироприемнкков и болометров, на основе [ртуальных согнетоэлектриков, а также экспериментальная реалл-ІЦИЯ индуцированного пироэффекта в танталате калия. В соотвггет-[и с указанной целью в работе решались следующие задачи;" Нахождение эффективного пироэлектрического коэффициента виртуальных сегнетоэлекгриков к оценка их коэффициентов качества
как материалов для пироприемников; вычисление чувствительном и щумов пироприемников на основе виртуальных сегнетоэлектрико;
2) Анализ колебательной системы, термочувствительный реактивный
элемент которой (виртуальный сегнэтоэлектрик) является чувств:
тельным элементом ТІШ. Оценка чувствительности и шумов емкост
ного болометра на оонове виртуального согнегоэлектрика.
3) Экспериментальное наблюдение и измерение пироэлектрического
отклика, индуцированного электрическим полем смещения, в крис
таллах тангалата калия при гелиевой температуре.
Научная новизна работы отражена в положениях, выносимых ні защиту:
-
В виртуальных сегнетоэлектриках можно индуцировать пироэлектрический эффект с помощью постоянного электричеокого поля смещен] Раочет и измерение эффективного пирокоэффициента виртуальных оегнетоэлектриков показали, что эти материалы являются перспективными для использования их в качестве чувствительных влемен-тов криогенных пироэлектрических приемников излучения.
-
Впервые наблюдался индуцированный пироэффект в танталате калия с использованием новой радиофизической методики, когда нагрев чувствительного элемента - диэлектрического резонатора, ооущес; лялся СВЧ-излучением на резонансной частоте.
-
Выявлена роль и специфика тепловой обратной связи в колебательных системах с реактивным элементом из нелинейного диэлектрика
. которая проявляется через инерционную раостройку колебательное контура. Установлены условия достижения максимальной чувствительности теплового приемника излучения с учетом явлений
. нелинейного резонанса и тепловой обратной связи.
4) Получены удобные упрощенные уравнения для собственных чаотот
цилиндричеокого резонатора, заключенного между проводящими
плоскостями для случая диэлектрика с высокой проницаемостью.
Практическая значимость работы. Результати, полученные в іде исследования динамики электрических и тепловых процессов ілебательннх систем с виртуальными сегнетоэлектриками, могут іть использованы для создания новых ТВД, чувствительным элементом иорых является виртуальный сегнетоэлектрик (титанат стронция или інталат калия). Порог чувствительности пироприемников на виртуаль-IX свгнетоэлектркках может быть на два порядка ниже, чем у иеохляж-ібшх пироприемников. Чувствительность резонансного теплового зиемника пздучения управляется изменением коэффициента автостабн-ізации температуры. Предложенная экспериментальная методика являєт-г перспективной для наблюдения пироэффекта з сегнетокатериалзх малым уровнем диэлектрических потерь. Созданная экспериментальная )тановка может служить для дальнейших экспериментальных иоследова-ій ТЛИ на основе виртуальных согнетоэлектриков.
Апробация работы и публикации. Результати роботы докладывались з научных семинарах кафедры колебаний физического факультета МГУ, ) Ш н ІУ Всесоюзных конференциях "Актуальные проблемы получения применения сегнето- и пьезоэлектрических материалов" (Москва, 387 и 1991 г.г.), на ІУ Всесоюзном семинаре по тепловым приемникам злученил (Мооква, 1988 г.).
Основные результаты проведенных исследований опубликованы шести работах, а также входят в две работы, находящиеся jl печати. писок публикаций приведен е конце автореферата.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит з введения, трех глав, заключения и приложений, изложенных на 58 страницах машинописного текста, из них 27 страниц рисунков, страниц таблиц, 19 страниц приложений (из них S страниц - рисун-ов), 9 отраниц списка литературы, включающего в себя III наименс—
